JP2004090637A - Manufacturing method for silicon device, manufacturing method for liquid jet head, and liquid jet head - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for making a silicon device and a method for making a liquid jet head unerringly preventing a breakage of a piezoelectric device during manufacturing. <P>SOLUTION: The silicon device is manufactured by forming a first steam permeation prevention pattern 130 by forming a first moisture permeation prevention layer 96 that is the same layer as a first conducting layer 96 and continuous as if to surround the entire thin film pattern of the silicon wafer 100 on a silicon wafer 100, forming a second moisture permeation prevention layer 114 that is the same layer as an insulating layer 110 and narrower than the first moisture permeation prevention layer 96 on the first moisture permeation prevention layer 96 and forming a third moisture permeation prevention layer 121 that is the same layer as a second conducting layer 120 and as if to cover the second moisture permeation prevention layer 114 on the second moisture permeation prevention layer 114, and subsequently, joining a sealing substrate to the silicon wafer 100 through the moisture permeation prevention pattern 130 and a recess by etching from the other side of the silicon wafer 100 when the thin film pattern is formed on one side of the silicon wafer 100. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、シリコン基板上に薄膜パターンを有するシリコンデバイスの製造方法に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電体層の変位によりインク滴を吐出させる液体噴射ヘッド及びその製造方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon device having a thin film pattern on a silicon substrate, and in particular, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a diaphragm, and the surface of the diaphragm is The present invention is suitable for a liquid ejecting head that forms a piezoelectric element and ejects ink droplets by displacement of a piezoelectric layer, and a method for manufacturing the same.

 液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。 As the liquid ejecting apparatus, for example, a plurality of pressure generating chambers that generate pressure for ejecting ink droplets by a piezoelectric element or a heating element, a common reservoir that supplies ink to each pressure generating chamber, and a plurality of pressure generating chambers. There is an ink jet recording apparatus including an ink jet recording head having a nozzle opening communicating therewith. In this ink jet recording apparatus, ejection energy is applied to ink in a pressure generating chamber communicating with a nozzle corresponding to a print signal. Ink droplets are ejected from the nozzle openings.

 インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。 A part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging the ink droplet is constituted by a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber to discharge the ink droplet from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.

 前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。 In the former, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting the piezoelectric element into a comb shape in accordance with the pitch and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required, and the manufacturing process is complicated.

 これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。 On the other hand, in the latter, a piezoelectric element can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in accordance with the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. However, there is a problem that a certain amount of area is required due to the use of, and that high-density arrangement is difficult.

 一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, in order to eliminate the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm, and the piezoelectric material layer is formed by lithography to have a shape corresponding to the pressure generating chamber. There has been proposed a device in which a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber (for example, see Patent Document 1).

 これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を高密度に作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。 According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm is not required, and not only can the piezoelectric element be formed at a high density by a precise and simple method called lithography, but also the thickness of the piezoelectric element can be reduced. There is an advantage that it can be made thin and can be driven at high speed.

 このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、まず、流路形成基板となるシリコンウェハの一方面に振動板及び圧電素子を形成した後、シリコンウェハの圧電素子側に圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部が設けられた封止基板を接合する。その後、シリコンウェハを他方面側からエッチングすることで、圧力発生室を形成した後、シリコンウェハを複数に分割することで形成されている(例えば、特許文献2参照)。 As a method of manufacturing such an ink jet recording head, first, a vibration plate and a piezoelectric element are formed on one surface of a silicon wafer serving as a flow path forming substrate, and then the movement of the piezoelectric element is inhibited on the piezoelectric element side of the silicon wafer. A sealing substrate provided with a piezoelectric element holding portion having a space not to be bonded is joined. Thereafter, the pressure generating chamber is formed by etching the silicon wafer from the other surface side, and then the silicon wafer is divided into a plurality of pieces (see, for example, Patent Document 2).

 しかしながら、シリコンウェハに封止基板を接合する際に、シリコンウェハ上に形成された薄膜パターンの積層状態によって封止基板に当接する高さが均一ではなく、両者を接合する際に接着剤が厚く形成される領域が生じてしまう。 However, when the sealing substrate is bonded to the silicon wafer, the height of the thin film pattern formed on the silicon wafer in contact with the sealing substrate is not uniform due to the lamination state of the thin film patterns. A region to be formed occurs.

 これにより、シリコンウェハをエッチングする際に用いられるアルカリ溶液等のエッチング液が接着剤を介して圧電素子保持部内に侵入し、圧電素子が破壊されてしまうという問題がある。 (4) As a result, there is a problem that an etching solution such as an alkaline solution used when etching a silicon wafer intrudes into the piezoelectric element holding portion via an adhesive, and the piezoelectric element is destroyed.

 また、シリコンウェハ上に圧電素子と共に圧電素子の電極上又は引き出し電極上に絶縁層及び配線接続層を順次積層して各圧電素子の共通電極の電圧降下を防止した構造を有するインクジェット式記録ヘッドも提案されているが、このような構造では、シリコンウェハと封止基板とを接合する領域の接着剤の厚さが厚くなってしまい、特にエッチング液が接着剤を介して圧電素子保持部内に侵入してしまうという問題がある。 Further, there is also an ink jet recording head having a structure in which an insulating layer and a wiring connection layer are sequentially laminated on an electrode of a piezoelectric element or a lead electrode together with a piezoelectric element on a silicon wafer to prevent a voltage drop of a common electrode of each piezoelectric element. However, in such a structure, the thickness of the adhesive in a region where the silicon wafer and the sealing substrate are joined to each other increases, and in particular, an etching solution enters the piezoelectric element holding portion via the adhesive. There is a problem of doing.

 さらに、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッド等のシリコンデバイスの製造方法においても、同様に存在する。 Further, such a problem exists not only in a method of manufacturing an ink jet recording head that discharges ink, but also in a method of manufacturing a silicon device such as another liquid jet head that discharges liquid other than ink. I do.

特開平5−286131号公報(第3図、段落[0013])JP-A-5-286131 (FIG. 3, paragraph [0013]) 特開2002−036547号公報(第3〜4図、第6〜7頁)JP-A-2002-036547 (FIGS. 3-4, pages 6-7)

 本発明は、このような事情に鑑み、製造時に薄膜パターンの破壊を確実に防止することができるシリコンデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon device, a method for manufacturing a liquid ejecting head, and a liquid ejecting head, which can surely prevent the destruction of a thin film pattern during manufacturing.

 上記課題を解決する本発明の第1の態様は、少なくとも第1導電層、絶縁層及び第2導電層が順次積層されて構成される薄膜パターンを有すると共に該薄膜パターンの反対側に凹部を有するシリコン基板上に、前記薄膜パターンを密封する空間を画成する薄膜パターン保持部を有する封止基板が接合されたシリコンデバイスの製造方法において、シリコンウェハの一方面に前記薄膜パターンを形成する際に、前記シリコンウェハ上に前記第1導電層と同一層で当該シリコンウェハの前記薄膜パターン全体を囲むように連続した第1透湿防止層を形成し、該第1透湿防止層上に前記絶縁層と同一層で且つ当該第1透湿防止層よりも幅狭の第2透湿防止層を形成し、該第2透湿防止層上に前記第2導電層と同一層で且つ当該第2透湿防止層を覆うように第3透湿防止層を形成することで透湿防止パターンを形成するようにし、その後、前記シリコンウェハ上に前記透湿防止パターンを介して前記封止基板を接合し、前記シリコンウェハの他方面からエッチングして前記凹部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第1の態様では、シリコンウェハと封止基板とを透湿防止パターンを介して接合するため、透湿防止パターン上の接着剤を比較的薄くして、シリコンウェハをエッチングした際のエッチング液が接着剤を介して薄膜パターン保持部内に侵入するのを防止することができる。また、透湿防止パターンを構成する第2透湿防止層が第1透湿防止層及び第3透湿防止層で覆われているため、エッチング液によって第2透湿防止層が溶かされることなく、エッチング液が第2透湿防止層を介して薄膜パターン保持部内に侵入するのを防止することができ、圧電素子の破壊を確実に防止できる。さらに、シリコンウェハと封止基板とを透湿防止パターンを介して接合するため、シリコンウェハと封止基板との間に所望の厚さの接着剤を形成することができ、シリコンウェハと封止基板との接合を確実に行うことができる。
A first aspect of the present invention that solves the above problem has a thin film pattern formed by sequentially stacking at least a first conductive layer, an insulating layer, and a second conductive layer, and has a recess on the opposite side of the thin film pattern. In a method of manufacturing a silicon device in which a sealing substrate having a thin film pattern holding portion that defines a space for sealing the thin film pattern is bonded on a silicon substrate, the method includes forming the thin film pattern on one surface of a silicon wafer. Forming a continuous first moisture permeation prevention layer on the silicon wafer so as to surround the entire thin film pattern of the silicon wafer in the same layer as the first conductive layer, and forming the insulating film on the first moisture permeation prevention layer; Forming a second moisture barrier layer that is the same layer as the first layer and is narrower than the first moisture barrier layer, and is formed on the second moisture barrier layer in the same layer as the second conductive layer and the second moisture barrier layer. Covers moisture barrier The third moisture-permeable layer is formed as described above to form the moisture-permeable pattern, and then the sealing substrate is bonded onto the silicon wafer via the moisture-permeable pattern, and the other part of the silicon wafer is bonded. Forming the concave portion by etching from a direction.
In the first aspect, since the silicon wafer and the sealing substrate are joined via the moisture permeation prevention pattern, the adhesive on the moisture permeation prevention pattern is made relatively thin, and an etching solution for etching the silicon wafer is used. Can be prevented from entering the thin film pattern holding portion via the adhesive. In addition, since the second moisture barrier layer constituting the moisture barrier pattern is covered with the first moisture barrier layer and the third moisture barrier layer, the second moisture barrier layer is not dissolved by the etchant. In addition, it is possible to prevent the etchant from entering the thin film pattern holding portion via the second moisture permeation preventing layer, and it is possible to surely prevent the piezoelectric element from being broken. Furthermore, since the silicon wafer and the sealing substrate are joined via the moisture permeation preventing pattern, an adhesive having a desired thickness can be formed between the silicon wafer and the sealing substrate. Bonding with the substrate can be reliably performed.

 本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハの周縁部に沿って連続して形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第2の態様では、周縁部に沿って連続して形成された透湿防止パターンによって、エッチング液による薄膜パターンの破壊を防止することができる。
A second aspect of the present invention is the method of manufacturing a silicon device according to the first aspect, wherein the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along a peripheral portion of the silicon wafer.
In the second aspect, the thin film pattern can be prevented from being destroyed by the etchant by the moisture permeation preventing pattern formed continuously along the peripheral portion.

 本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記シリコンウェハをウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第3の態様では、ウェットエッチングすることによりシリコンウェハを高精度にパターニングすることができる。
A third aspect of the present invention is the method for manufacturing a silicon device according to the first or second aspect, wherein the concave portion is formed by wet-etching the silicon wafer.
In the third aspect, the silicon wafer can be patterned with high accuracy by performing wet etching.

 本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記第2透湿防止層が感光性樹脂からなることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第4の態様では、絶縁層からなる第2透湿防止層を比較的容易且つ高精度に形成できる。
A fourth aspect of the present invention is the method for manufacturing a silicon device according to any one of the first to third aspects, wherein the second moisture permeation preventing layer is made of a photosensitive resin.
In the fourth aspect, the second moisture permeation preventing layer made of an insulating layer can be formed relatively easily and with high precision.

 本発明の第5の態様は、第4の態様において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第5の態様では、所定の感光性樹脂を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易且つ高精度に形成することができる。
A fifth aspect of the present invention is the method for manufacturing a silicon device according to the fourth aspect, wherein the photosensitive resin is polyimide.
In the fifth aspect, by using a predetermined photosensitive resin, an insulating layer having high insulating properties can be formed relatively easily and with high accuracy.

 本発明の第6の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記第2透湿防止層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
 かかる第6の態様では、所定の材料を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易且つ高精度に形成することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the second moisture permeation preventing layer comprises a fluororesin, a silicone resin, an epoxy resin, silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide. A feature is a method for manufacturing a silicon device.
In the sixth aspect, by using a predetermined material, an insulating layer having high insulating properties can be formed relatively easily and with high accuracy.

 本発明の第7の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、シリコンウェハ上に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記シリコンウェハ上の前記封止基板となる封止基板形成材が接合される接合領域に前記引き出し電極を形成すると共に当該引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立した第1透湿防止層を当該シリコンウェハ上に形成された前記圧電素子全体を囲むように連続して形成し、前記絶縁層を形成すると共に当該絶縁層と同一層の第2透湿防止層を前記第1透湿防止層上に当該第1透湿防止層よりも幅狭で形成し、前記接続配線層を形成すると共に当該接続配線層と同一層で且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第3透湿防止層を前記第2透湿防止層上に当該第2透湿防止層を覆うように形成することで、前記第1透湿防止層、第2透湿防止層及び第3透湿防止層からなる透湿防止パターンを形成する工程と、前記シリコンウェハ上に前記透湿防止パターンを介して前記封止基板形成材を接合する工程と、前記シリコンウェハをエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する工程と、前記シリコンウェハ及び前記封止基板形成材を所定の大きさに分割する工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第7の態様では、シリコンウェハと封止基板形成材とを透湿防止パターンを介して接合するため、透湿防止パターン上の接着剤を比較的薄くして、シリコンウェハをエッチングした際のエッチング液が接着剤を介して圧電素子保持部内に侵入するのを防止することができる。また、透湿防止パターンを構成する第2透湿防止層が第1透湿防止層及び第3透湿防止層で覆われているため、エッチング液によって第2透湿防止層が溶かされることなく、エッチング液が第2透湿防止層を介して圧電素子保持部内に侵入するのを防止することができ、圧電素子の破壊を確実に防止できる。さらに、シリコンウェハと封止基板形成材とを透湿防止パターンを介して接合するため、流路形成基板と封止基板との間に所望の厚さの接着剤を形成することができ、流路形成基板と封止基板との接合を確実に行うことができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a pressure is applied to the pressure generating chamber by being provided on the flow path forming substrate via a diaphragm. A piezoelectric element to be applied, an extraction electrode extracted from an individual electrode of the piezoelectric element, and at least one of the extraction wirings in a region facing the vicinity of at least a longitudinal end of the piezoelectric element along a direction in which the piezoelectric elements are arranged. An insulating layer that is continuously provided so as to cover a part thereof and has a penetrating portion in a region facing a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and continuously on the insulating layer in a direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. A connection wiring layer that is provided and is electrically connected to the common electrode through the through portion; and a bonding wire layer that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and does not hinder the movement of the piezoelectric element. Piezoelectric element to secure space A method of manufacturing a liquid ejecting head including a sealing substrate having a holding portion, a step of forming the vibration plate and the piezoelectric element on a silicon wafer, and a sealing substrate serving as the sealing substrate on the silicon wafer The extraction electrode is formed in a joining region where the forming material is joined, and a first moisture-proof layer formed on the silicon wafer in the same layer as the extraction electrode and electrically independent of the extraction electrode. The insulating layer is formed continuously so as to surround the entire piezoelectric element, the insulating layer is formed, and the second moisture preventing layer of the same layer as the insulating layer is formed on the first moisture preventing layer. The third wiring layer is formed to be narrower than the second wiring layer, and the third wiring layer is formed in the same layer as the connecting wiring layer and electrically independent of the connecting wiring layer. Above the second moisture barrier Forming a moisture-permeable pattern comprising the first moisture-permeable layer, the second moisture-permeable layer, and the third moisture-permeable layer; and forming the moisture-permeable pattern on the silicon wafer. Bonding the sealing substrate forming material via a prevention pattern, forming the pressure generating chamber by etching the silicon wafer, and setting the silicon wafer and the sealing substrate forming material to a predetermined size. And a method of manufacturing the liquid jet head.
In the seventh aspect, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation prevention pattern, the adhesive on the moisture permeation prevention pattern is made relatively thin, and the silicon wafer is etched. It is possible to prevent the etchant from entering the piezoelectric element holding portion via the adhesive. In addition, since the second moisture barrier layer constituting the moisture barrier pattern is covered with the first moisture barrier layer and the third moisture barrier layer, the second moisture barrier layer is not dissolved by the etchant. In addition, it is possible to prevent the etchant from entering the piezoelectric element holding portion via the second moisture permeation preventing layer, and to surely prevent the piezoelectric element from being broken. Further, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation preventing pattern, an adhesive having a desired thickness can be formed between the flow path forming substrate and the sealing substrate. The connection between the path forming substrate and the sealing substrate can be reliably performed.

 本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハの周縁部に沿って連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第8の態様では、周縁部に沿って連続して形成された透湿防止パターンによって、エッチング液による圧電素子の破壊を防止することができる。
An eighth aspect of the present invention is the method for manufacturing a liquid jet head according to the seventh aspect, wherein the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along a peripheral portion of the silicon wafer.
According to the eighth aspect, the breakage of the piezoelectric element due to the etchant can be prevented by the moisture permeation preventing pattern formed continuously along the peripheral portion.

 本発明の第9の態様は、第7又は8の態様において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハを分割する領域の外周に沿って連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第9の態様では、分割する領域の外周に沿って連続して形成された透湿防止パターンによって、エッチング液による圧電素子の破壊を防止することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the manufacturing method of the liquid ejecting head according to the seventh or eighth aspect, the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along an outer periphery of a region where the silicon wafer is divided. In the way.
In the ninth aspect, the breakage of the piezoelectric element due to the etchant can be prevented by the moisture permeation preventing pattern formed continuously along the outer periphery of the divided region.

 本発明の第10の態様は、第7〜9の何れかの態様において、前記透湿防止パターンが前記圧電素子保持部のそれぞれを囲む個別透湿防止パターンを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第10の態様では、個別透湿防止パターンを設けることで、分割して液体噴射ヘッドとした際に、圧電素子保持部内に外部から接着剤を介して透湿するのを防止することができ、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
A tenth aspect of the present invention is the liquid jet head according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the moisture permeation preventing pattern includes an individual moisture permeation preventing pattern surrounding each of the piezoelectric element holding portions. Manufacturing method.
In the tenth aspect, by providing the individual moisture permeation prevention patterns, it is possible to prevent moisture from permeating into the piezoelectric element holding portion from the outside via an adhesive when divided into liquid jet heads. In addition, destruction of the piezoelectric element due to the external environment can be reliably prevented.

 本発明の第11の態様は、第7〜10の何れかの態様において、前記シリコンウェハをウェットエッチングすることにより、前記圧力発生室を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第11の態様では、ウェットエッチングすることによりシリコンウェハに圧力発生室を高密度且つ高精度に形成することができる。
An eleventh aspect of the present invention is the method for manufacturing a liquid jet head according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the pressure generating chamber is formed by wet-etching the silicon wafer. .
In the eleventh aspect, the pressure generation chamber can be formed in the silicon wafer with high density and high precision by performing wet etching.

 本発明の第12の態様は、第7〜11の何れかの態様において、前記絶縁層が感光性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第12の態様では、絶縁層からなる第2透湿防止層を比較的容易且つ高精度に形成できる。
A twelfth aspect of the present invention is the method for manufacturing a liquid jet head according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the insulating layer is made of a photosensitive resin.
In the twelfth aspect, the second moisture barrier layer made of an insulating layer can be formed relatively easily and with high precision.

 本発明の第13の態様は、第12の態様において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第13の態様では、所定の感光性樹脂を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易且つ高精度に形成することができる。
A thirteenth aspect of the present invention is the method for manufacturing a liquid jet head according to the twelfth aspect, wherein the photosensitive resin is polyimide.
In the thirteenth aspect, by using a predetermined photosensitive resin, an insulating layer having high insulating properties can be formed relatively easily and with high accuracy.

 本発明の第14の態様は、第7〜11の何れかの態様において、前記絶縁層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
 かかる第14の態様では、所定の材料を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易且つ高精度に形成することができる。
A fourteenth aspect of the present invention is the liquid according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the insulating layer is made of a fluorine resin, a silicone resin, an epoxy resin, silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide. The manufacturing method of the ejection head.
In the fourteenth aspect, by using a predetermined material, an insulating layer having high insulating properties can be formed relatively easily and with high accuracy.

 本発明の第15の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記振動板及び前記圧電素子が形成されたシリコンウェハ上の前記封止基板となる封止基板形成材が接合される接合領域に形成され、前記引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立して、前記圧電素子全体を囲むように連続して形成された第1透湿防止層と、前記絶縁層と同一層で、前記第1透湿防止層上に当該第1透湿防止層よりも幅狭で形成された第2透湿防止層と、前記接続配線層と同一層で、前記第2透湿防止層上に当該第2透湿防止層を覆うように形成され且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第3透湿防止層とからなる透湿防止パターンを介して前記シリコンウェハと前記封止基板形成材とを接合した後、前記シリコンウェハをエッチングすることにより前記圧力発生室が形成されたものを所定の大きさに分割したものであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
 かかる第15の態様では、シリコンウェハと封止基板形成材とが透湿防止パターンを介して接合されるため、透湿防止パターン上の接着剤を比較的薄くして、シリコンウェハをエッチングした際のエッチング液が接着剤を介して圧電素子保持部内に侵入するのを防止することができる。また、透湿防止パターンを構成する第2透湿防止層が第1透湿防止層及び第3透湿防止層で覆われているため、エッチング液によって第2透湿防止層が溶かされることなく、エッチング液が第2透湿防止層を介して圧電素子保持部内に侵入するのを防止することができ、圧電素子の破壊を確実に防止できる。さらに、シリコンウェハと封止基板形成材とを透湿防止パターンを介して接合するため、流路形成基板と封止基板との間に所望の厚さの接着剤を形成することができ、流路形成基板と封止基板とを確実に接合した液体噴射ヘッドとすることができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a pressure generating chamber provided on the flow channel forming substrate via a diaphragm to apply pressure to the pressure generating chamber. A piezoelectric element to be applied, an extraction electrode extracted from an individual electrode of the piezoelectric element, and at least one of the extraction wirings in a region facing the vicinity of at least a longitudinal end of the piezoelectric element along a direction in which the piezoelectric elements are arranged. An insulating layer that is continuously provided so as to cover a part thereof and has a penetrating portion in a region facing a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and continuously on the insulating layer in a direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. A connection wiring layer that is provided and is electrically connected to the common electrode through the through portion; and a bonding wire layer that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and does not hinder the movement of the piezoelectric element. Piezoelectric to secure space A liquid-jet head including a sealing substrate having a child holding portion, in a bonding region where a sealing substrate forming material serving as the sealing substrate is bonded on a silicon wafer on which the vibration plate and the piezoelectric element are formed. A first moisture permeation preventing layer, which is formed in the same layer as the extraction electrode and is electrically independent of the extraction electrode and is continuously formed so as to surround the entire piezoelectric element; A second moisture barrier layer formed on the first moisture barrier layer to be narrower than the first moisture barrier layer; and a second moisture barrier layer formed of the same layer as the connection wiring layer. The silicon wafer and the sealing layer through a moisture-permeable pattern formed of a third moisture-permeable layer formed on the layer so as to cover the second moisture-permeable layer and electrically independent of the connection wiring layer. After bonding with the substrate forming material, the silicon wafer is etched. A liquid-jet head, characterized in that by packaging is obtained by dividing what the pressure generating chamber is formed in a predetermined size.
In the fifteenth aspect, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation prevention pattern, the adhesive on the moisture permeation prevention pattern is made relatively thin, and the silicon wafer is etched. Can be prevented from entering the piezoelectric element holding portion via the adhesive. In addition, since the second moisture barrier layer constituting the moisture barrier pattern is covered with the first moisture barrier layer and the third moisture barrier layer, the second moisture barrier layer is not dissolved by the etchant. In addition, it is possible to prevent the etchant from entering the piezoelectric element holding portion via the second moisture permeation preventing layer, and to surely prevent the piezoelectric element from being broken. Further, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation preventing pattern, an adhesive having a desired thickness can be formed between the flow path forming substrate and the sealing substrate. It is possible to provide a liquid jet head in which the path forming substrate and the sealing substrate are securely joined.

 本発明の第16の態様は、第15の態様において、前記流路形成基板と前記封止基板との接合領域の少なくとも一部には、前記透湿防止パターンの一部が存在することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
 かかる第16の態様では、透湿防止パターンを流路形成基板と封止基板との接合領域に形成してもよく、透湿防止パターンの形成を容易にすることができると共に、シリコンウェハの分割を容易に行える。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, a part of the moisture permeation preventing pattern is present in at least a part of a joining region between the flow path forming substrate and the sealing substrate. Liquid ejecting head.
In the sixteenth aspect, the moisture permeation preventing pattern may be formed in the joint region between the flow path forming substrate and the sealing substrate, so that the formation of the moisture permeation preventing pattern can be facilitated and the silicon wafer can be divided. Can be easily performed.

 本発明の第17の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板と前記封止基板との間の接合領域の少なくとも一部に、前記引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立して形成された第1導電層と、前記絶縁層と同一層で、前記第1導電層上に当該第1導電層よりも幅狭で形成された層間絶縁層と、前記接続配線層と同一層で、前記層間絶縁層上に当該層間絶縁層を覆うように形成され且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第2導電層とからなる積層パターンを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
 かかる第17の態様では、流路形成基板と封止基板との間に積層パターンを設けることによって、圧電素子保持部内に外部から接着剤を介して透湿するのを防止できるため、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a pressure generating chamber provided on the flow path forming substrate via a diaphragm to apply pressure to the pressure generating chamber. A piezoelectric element to be applied, an extraction electrode extracted from an individual electrode of the piezoelectric element, and at least one of the extraction wirings in a region facing the vicinity of at least a longitudinal end of the piezoelectric element along a direction in which the piezoelectric elements are arranged. An insulating layer that is continuously provided so as to cover a part thereof and has a penetrating portion in a region facing a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and continuously on the insulating layer in a direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. A connection wiring layer that is provided and is electrically connected to the common electrode through the through portion; and a bonding wire layer that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and does not hinder the movement of the piezoelectric element. Piezoelectric to secure space A liquid ejecting head including a sealing substrate having a child holding portion, wherein at least a part of a bonding region between the flow path forming substrate and the sealing substrate is formed in the same layer as the extraction electrode and the extraction electrode. A first conductive layer formed electrically independently, an interlayer insulating layer formed on the first conductive layer in the same layer as the insulating layer, and formed narrower than the first conductive layer; A second conductive layer formed on the interlayer insulating layer so as to cover the interlayer insulating layer in the same layer as the connecting wiring layer and comprising a second conductive layer electrically independent of the connecting wiring layer; The liquid jet head is characterized in that:
In the seventeenth aspect, by providing a laminated pattern between the flow path forming substrate and the sealing substrate, it is possible to prevent moisture from permeating into the piezoelectric element holding portion from outside via an adhesive. Destruction caused by the external environment can be reliably prevented.

 本発明の第18の態様は、第17の態様において、前記積層パターンが、前記流路形成基板に分割されるシリコンウェハ状態では、前記圧電素子全体を囲むように連続して設けられて、前記シリコンウェハと、分割されることで前記封止基板となる封止基板形成層との接合領域に形成された透湿防止パターンであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
 かかる第18の態様では、製造時にシリコンウェハと封止基板形成材とが透湿防止パターンを介して接合されるため、透湿防止パターン上の接着剤を比較的薄くして、シリコンウェハをエッチングした際のエッチング液が接着剤を介して圧電素子保持部内に侵入するのを防止することができる。また、シリコンウェハと封止基板形成材とを透湿防止パターンを介して接合するため、流路形成基板と封止基板との間に所望の厚さの接着剤を形成することができ、流路形成基板と封止基板とを確実に接合した液体噴射ヘッドとすることができる。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the laminated pattern is provided continuously so as to surround the entire piezoelectric element in a silicon wafer state divided into the flow path forming substrates, The liquid jet head is a moisture permeation preventing pattern formed in a bonding region between a silicon wafer and a sealing substrate forming layer that is to be the sealing substrate by being divided.
In the eighteenth aspect, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation preventing pattern during manufacturing, the adhesive on the moisture permeation preventing pattern is made relatively thin, and the silicon wafer is etched. It is possible to prevent the etching liquid from having entered the piezoelectric element holding portion via the adhesive. Further, since the silicon wafer and the sealing substrate forming material are joined via the moisture permeation preventing pattern, an adhesive having a desired thickness can be formed between the flow path forming substrate and the sealing substrate. It is possible to provide a liquid jet head in which the path forming substrate and the sealing substrate are securely joined.

 本発明の第19の態様は、第17又は18の態様において、前記積層パターンが、前記圧電素子保持部を囲むように連続して設けられた個別透湿防止パターンを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
 かかる第19の態様では、流路形成基板と封止基板との間に個別透湿防止パターンを設けることによって、圧電素子保持部内に外部から接着剤を介して透湿するのを防止できるため、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
A nineteenth aspect of the present invention is the liquid according to the seventeenth or eighteenth aspect, wherein the laminated pattern includes an individual moisture permeation preventing pattern continuously provided so as to surround the piezoelectric element holding portion. In the ejection head.
In the nineteenth aspect, since the individual moisture permeation preventing patterns are provided between the flow path forming substrate and the sealing substrate, it is possible to prevent moisture from permeating the inside of the piezoelectric element holding portion from outside via an adhesive, Destruction due to the external environment of the piezoelectric element can be reliably prevented.

 以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
 (実施形態1)
 図1は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1の断面図であり、図3は、実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a plan view showing a wiring structure.

 図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には、異方性エッチングにより形成された複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室12の長手方向外側には、後述する封止基板30のリザーバ部31と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する連通部13が形成され、各圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されている。
 また、この流路形成基板10の一方の面は開口面となり、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成されている。
As shown in the drawing, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment, and has a plurality of pressure generating chambers 12 formed by anisotropic etching on one surface thereof. Are arranged side by side in the width direction. On the outside in the longitudinal direction of the pressure generating chambers 12, there is provided a communication part 13 which communicates with a reservoir part 31 of the sealing substrate 30 described later and constitutes a part of a reservoir serving as a common ink chamber of each pressure generating chamber 12. It is formed and communicates with one end in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 via an ink supply path 14.
One surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface, and the other surface is formed with an elastic film 50 made of silicon dioxide formed in advance by thermal oxidation and having a thickness of 1 to 2 μm.

 ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且つ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(111)面とが出現し、(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第1の(111)面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室12を高密度に配列することができる。 異 方 性 Here, the anisotropic etching is performed by utilizing the difference in the etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in the present embodiment, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it is gradually eroded, and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane And a second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane, and the etching rate of the (111) plane is compared with the etching rate of the (110) plane. The etching is performed using the property that the etching rate is about 1/180. By such anisotropic etching, precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. , The pressure generating chambers 12 can be arranged at a high density.

 本実施形態では、各圧力発生室12の長辺を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板10をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室12の一端に連通する各インク供給路14は、圧力発生室12より浅く形成されており、圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路14は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハーフエッチング)することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。 In the present embodiment, the long side of each pressure generating chamber 12 is formed by the first (111) plane, and the short side is formed by the second (111) plane. The pressure generating chamber 12 is formed by etching until it reaches the elastic film 50 substantially through the flow path forming substrate 10. Here, the amount of the elastic film 50 that is attacked by the alkaline solution for etching the silicon single crystal substrate is extremely small. Each of the ink supply passages 14 communicating with one end of each of the pressure generating chambers 12 is formed shallower than the pressure generating chambers 12 and maintains a constant flow resistance of the ink flowing into the pressure generating chambers 12. That is, the ink supply path 14 is formed by partially etching (half-etching) the silicon single crystal substrate in the thickness direction. Note that the half etching is performed by adjusting the etching time.

 なお、このような圧力発生室12等が形成される流路形成基板10の厚さは、圧力発生室12を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、1インチ当たり180個(180dpi)程度に圧力発生室12を配置する場合には、流路形成基板10の厚さは、180〜280μm程度、より望ましくは、220μm程度とするのが好適である。また、例えば、360dpi程度と比較的高密度に圧力発生室12を配置する場合には、流路形成基板10の厚さは、100μm以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室12間の隔壁11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。 Note that it is preferable that the thickness of the flow path forming substrate 10 in which the pressure generating chambers 12 and the like are formed be selected in accordance with the density at which the pressure generating chambers 12 are provided. For example, when the pressure generating chambers 12 are arranged at approximately 180 (180 dpi) per inch, the thickness of the flow path forming substrate 10 is preferably approximately 180 to 280 μm, more preferably approximately 220 μm. is there. When the pressure generating chambers 12 are arranged at a relatively high density of, for example, about 360 dpi, the thickness of the flow path forming substrate 10 is preferably set to 100 μm or less. This is because the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity of the partition 11 between the adjacent pressure generating chambers 12.

 なお、このような流路形成基板10は、図4に示すように、シリコン単結晶基板からなるシリコンウェハ100に複数個が一体的に形成される。そして、詳しくは後述するが、このシリコンウェハ100に封止基板30等を接合した後、シリコンウェハ100に圧力発生室12等を形成し、シリコンウェハ100を分割することによって複数の流路形成基板10となる。 As shown in FIG. 4, a plurality of such flow path forming substrates 10 are integrally formed on a silicon wafer 100 made of a silicon single crystal substrate. As will be described in detail later, after bonding the sealing substrate 30 and the like to the silicon wafer 100, the pressure generation chambers 12 and the like are formed in the silicon wafer 100, and the silicon wafer 100 is divided into a plurality of flow path forming substrates. It becomes 10.

 また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート20は、流路形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート20との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
 ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口21の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノズル開口21は数十μmの直径で精度よく形成する必要がある。
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is provided on the opening surface side of the flow path forming substrate 10 with an adhesive, a heat welding film, or the like. Is fixed through. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.1 to 1 mm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, a glass ceramic having a thickness of 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.], or Made of non-rusting steel. One surface of the nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 and also serves as a reinforcing plate for protecting the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 may be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 due to heat become substantially the same, it is possible to easily join them using a thermosetting adhesive or the like.
Here, the size of the pressure generating chamber 12 that applies the ink droplet ejection pressure to the ink and the size of the nozzle opening 21 that ejects the ink droplet are optimized according to the amount of the ejected ink droplet, the ejection speed, and the ejection frequency. You. For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle openings 21 need to be formed with a diameter of several tens of μm with high accuracy.

 一方、流路形成基板10の開口面とは反対側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70、及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。 On the other hand, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm and a piezoelectric layer having a thickness of, for example, about 1 μm are formed on the elastic film 50 on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. 70 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.1 μm are laminated to form a piezoelectric element 300 by a process described later. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. Generally, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each of the pressure generating chambers 12. Here, a portion which is constituted by one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which a piezoelectric strain is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. In any case, the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and a vibration plate whose displacement is generated by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

 また、このような各圧電素子300の上電極膜80には、例えば、金(Au)等からなる引き出し電極90がそれぞれ接続されている。この引き出し電極90は、各圧電素子300の長手方向端部近傍から引き出され、インク供給路14に対応する領域の弾性膜50上までそれぞれ延設されている。
 さらに、圧電素子300の共通電極である下電極膜60は、圧力発生室12の並設方向に亘って連続的に延設され、且つ圧力発生室12のインク供給路14側でパターニングされている。すなわち、本実施形態では、下電極膜60は、流路形成基板10の引き出し電極90が延設される領域のみが除去され、その他の領域に全面に亘って設けられている。
 また、本実施形態では、圧力発生室12の列の外側に対応する領域の下電極膜60上に、引き出し電極90と同一の層からなり且つ引き出し電極90とは電気的に独立した積層電極層95が設けられている。
Further, a lead electrode 90 made of, for example, gold (Au) is connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300. The extraction electrode 90 is extracted from the vicinity of the longitudinal end of each piezoelectric element 300, and extends to the elastic film 50 in a region corresponding to the ink supply path 14.
Further, the lower electrode film 60, which is a common electrode of the piezoelectric element 300, extends continuously in the direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged, and is patterned on the ink supply path 14 side of the pressure generating chambers 12. . That is, in the present embodiment, the lower electrode film 60 is removed from only the region of the flow path forming substrate 10 where the extraction electrode 90 extends, and is provided over the entire other region.
Further, in the present embodiment, on the lower electrode film 60 in a region corresponding to the outside of the row of the pressure generating chambers 12, a laminated electrode layer formed of the same layer as the extraction electrode 90 and electrically independent of the extraction electrode 90. 95 are provided.

 そして、このような圧電素子300の長手方向端部近傍に対向する領域には、絶縁材料からなり圧電素子300の並設方向に沿って延設される絶縁層110を有する。例えば、本実施形態では、絶縁層110は、圧力発生室12の列の周囲に亘って連続的に設けられており、圧力発生室12の列に対応する領域は開口部111となっている。
 また、この絶縁層110上には、導電材料からなる接続配線層120が連続的に設けられており、この接続配線層120と下電極膜60とは、絶縁層110に設けられた複数の貫通部112を介して電気的に接続されている。
The region facing the longitudinal end of the piezoelectric element 300 has an insulating layer 110 made of an insulating material and extending along the direction in which the piezoelectric elements 300 are arranged. For example, in the present embodiment, the insulating layer 110 is provided continuously around the row of the pressure generating chambers 12, and a region corresponding to the row of the pressure generating chambers 12 is an opening 111.
Further, a connection wiring layer 120 made of a conductive material is continuously provided on the insulating layer 110. The connection wiring layer 120 and the lower electrode film 60 are formed by a plurality of through-holes provided in the insulating layer 110. They are electrically connected via the unit 112.

 ここで、絶縁層110に設けられる貫通部112は、比較的等間隔で配置されていることが好ましく、例えば、本実施形態では、各圧電素子300の引き出し電極90側の端部近傍に延設されている絶縁層110の各隔壁11に対向する領域に、それぞれ貫通部112を設けるようにした。なお、この貫通部112の大きさも、特に限定されないが、20μm以下であることが好ましい。
 また、本実施形態では、圧力発生室12の列の外側に対向する領域、すなわち、下電極膜60上に設けられた積層電極層95に対向する領域にも貫通部113が設けられており、この貫通部113を介しても積層電極層95(下電極膜60)と接続配線層120とが電気的に接続されている。
Here, it is preferable that the penetrating portions 112 provided in the insulating layer 110 are arranged at relatively equal intervals. For example, in the present embodiment, the penetrating portions 112 extend near the ends of the piezoelectric elements 300 on the extraction electrode 90 side. A through portion 112 is provided in a region of the insulating layer 110 facing each partition 11. The size of the penetrating portion 112 is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less.
In the present embodiment, the penetrating portion 113 is also provided in a region facing the outside of the row of the pressure generating chambers 12, that is, a region facing the stacked electrode layer 95 provided on the lower electrode film 60. The stacked electrode layer 95 (the lower electrode film 60) and the connection wiring layer 120 are also electrically connected via the through portion 113.

 このように、圧電素子300の共通電極である下電極膜60に接続配線層120を電気的に接続することにより、下電極膜60の抵抗値を実質的に低下する。また、同様に、下電極膜60上に積層電極層95を設けることによっても、下電極膜60の抵抗値が実質的に低下する。したがって、多数の圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が発生することがなく、常に良好で且つ安定したインク吐出特性を得ることができる。 (4) As described above, by electrically connecting the connection wiring layer 120 to the lower electrode film 60 that is a common electrode of the piezoelectric element 300, the resistance value of the lower electrode film 60 is substantially reduced. Similarly, by providing the laminated electrode layer 95 on the lower electrode film 60, the resistance value of the lower electrode film 60 is substantially reduced. Therefore, even if a large number of piezoelectric elements are driven at the same time, no voltage drop occurs, and good and stable ink ejection characteristics can always be obtained.

 また、接続配線層120が圧電素子300の端部に対向する領域に絶縁層110を介して設けられているため、接続配線層120を設けるためのスペースを確保する必要がない。したがって、ヘッドを大型化することなくインク吐出特性を安定させることができる。
 さらに、接続配線層120と下電極膜60とを絶縁層110の複数の貫通部112,113を介して電気的に接続するようにしたので、下電極膜60の各部分での抵抗値が略一定となり、各圧電素子300の駆動による振動板の変位量が安定する。これにより、各ノズル開口から吐出されるインクの吐出特性を均一化することができる。
Further, since the connection wiring layer 120 is provided in a region facing the end of the piezoelectric element 300 via the insulating layer 110, there is no need to secure a space for providing the connection wiring layer 120. Therefore, the ink ejection characteristics can be stabilized without increasing the size of the head.
Further, since the connection wiring layer 120 and the lower electrode film 60 are electrically connected via the plurality of penetrating portions 112 and 113 of the insulating layer 110, the resistance value at each portion of the lower electrode film 60 is substantially reduced. As a result, the displacement of the diaphragm caused by driving each piezoelectric element 300 becomes stable. Thereby, the ejection characteristics of the ink ejected from each nozzle opening can be made uniform.

 また、本実施形態では、絶縁層110及び接続配線層120を圧力発生室12の列に対向する領域の外側に設けているため、接続配線層120によって振動板の変位が阻害されることがない。したがって、接続配線層120の厚さを比較的厚くすることができ、下電極膜60の抵抗値を確実に低下させることができる。
 なお、本実施形態では、各圧電素子300の引き出し電極90側の端部近傍に延設されている絶縁層110の各隔壁11に対向する領域に、それぞれ貫通部112を設けるようにしたが、この貫通部112の数及び位置は特に限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, since the insulating layer 110 and the connection wiring layer 120 are provided outside the region facing the column of the pressure generating chambers 12, the displacement of the diaphragm is not hindered by the connection wiring layer 120. . Therefore, the thickness of the connection wiring layer 120 can be made relatively thick, and the resistance value of the lower electrode film 60 can be reliably reduced.
In the present embodiment, the through-holes 112 are provided in regions of the insulating layer 110 extending near the ends of the piezoelectric elements 300 on the extraction electrode 90 side and facing the partition walls 11, respectively. The number and position of the penetrating portions 112 are not particularly limited.

 また、流路形成基板10の圧電素子300側には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ105の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有する封止基板30が接着剤140を介して接合されている。このリザーバ部31は、本実施形態では、封止基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、弾性膜50を貫通して設けられた貫通孔51を介して流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ105を構成している。
 この封止基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
On the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate 10, the sealing substrate 30 having the reservoir portion 31 constituting at least a part of the reservoir 105 serving as a common ink chamber of each pressure generating chamber 12 is provided with an adhesive 140. Are joined through. In the present embodiment, the reservoir portion 31 is formed so as to penetrate the sealing substrate 30 in the thickness direction and to extend in the width direction of the pressure generating chamber 12, and to be provided through the elastic film 50. The reservoir 105 communicates with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 via 51 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 12.
As the sealing substrate 30, it is preferable to use a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as the flow path forming substrate 10, for example, glass, ceramic material, or the like. In the present embodiment, the same material as the flow path forming substrate 10 is used. It was formed using a silicon single crystal substrate.

 また、流路形成基板10と封止基板30とを接合する接着剤140は、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤等を挙げることができる。
 さらに、封止基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部32が設けられ、圧電素子300はこの圧電素子保持部32内に密封されている。
In addition, the adhesive 140 that joins the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy-based adhesive.
Further, in a region of the sealing substrate 30 facing the piezoelectric element 300, a piezoelectric element holding portion 32 capable of sealing the space is provided with a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300. The element 300 is sealed in the piezoelectric element holding section 32.

 また、封止基板30の圧電素子保持部32とリザーバ部31との間、すなわちインク供給路14に対応する領域には、この封止基板30を厚さ方向に貫通する接続孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出された引き出し電極90は、この接続孔33まで延設されており、ワイヤボンディング等により図示しない外部配線と接続される。 A connection hole 33 penetrating the sealing substrate 30 in the thickness direction is provided between the piezoelectric element holding portion 32 and the reservoir portion 31 of the sealing substrate 30, that is, in a region corresponding to the ink supply path 14. ing. The extraction electrode 90 extracted from each piezoelectric element 300 extends to the connection hole 33 and is connected to an external wiring (not shown) by wire bonding or the like.

 また、封止基板30には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ105に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ105の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。 コ ン プ ラ イ ア ン ス Further, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded to the sealing substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and the sealing film 41 seals one surface of the reservoir 31. Has been stopped. The fixing plate 42 is formed of a hard material such as a metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 105 is the opening 43 completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 105 is sealed only with the sealing film 41 having flexibility. Have been.

 なお、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ105からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び圧電体層70をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。 The ink jet recording head according to the present embodiment takes in ink from an external ink supply unit (not shown), fills the inside from the reservoir 105 to the nozzle opening 21 with ink, and then performs recording from a driving circuit (not shown). According to the signal, a voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 via the external wiring, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70 are bent. By the deformation, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 21.

 以下、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図5〜図8を参照して説明する。なお、図5、図6及び図8は、シリコンウェハの圧力発生室12の長手方向の一部を示す断面図であり、図7は、シリコンウェハの上面図である。
 まず、図5(a)に示すように、複数の流路形成基板となるシリコンウェハ100を約1100℃の拡散炉で熱酸化して弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜55を全面に形成する。この二酸化シリコン膜55は、詳しくは後述するが、弾性膜50を構成すると共にシリコンウェハ100をエッチングする際のマスクとして用いられるものである。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the ink jet recording head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 5, 6, and 8 are cross-sectional views each showing a part of the silicon wafer in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, and FIG. 7 is a top view of the silicon wafer.
First, as shown in FIG. 5A, the silicon wafer 100 serving as a plurality of flow path forming substrates is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form a silicon dioxide film 55 constituting the elastic film 50 on the entire surface. . As will be described in detail later, the silicon dioxide film 55 constitutes the elastic film 50 and is used as a mask when the silicon wafer 100 is etched.

 次に、図5(b)に示すように、スパッタリングで下電極膜60を形成すると共に所定形状にパターニングする。この下電極膜60の材料としては、白金(Pt)等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層70は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜60の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層70としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。 Next, as shown in FIG. 5B, the lower electrode film 60 is formed by sputtering and patterned into a predetermined shape. Preferable material for the lower electrode film 60 is platinum (Pt) or the like. This is because it is necessary to crystallize a piezoelectric layer 70 described later, which is formed by a sputtering method or a sol-gel method, by firing at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. Because. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere. In particular, when the piezoelectric layer 70 is made of lead zirconate titanate (PZT), It is desirable that the change in conductivity due to the diffusion of lead oxide is small, and for these reasons, platinum is preferred.

 次に、図5(c)に示すように、圧電体層70を成膜する。この圧電体層70は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層70とした。圧電体層70の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層70の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
 さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 5C, a piezoelectric layer 70 is formed. This piezoelectric layer 70 preferably has crystals oriented. For example, in the present embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a catalyst is applied and dried to form a gel, and then fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide, that is, a sol-gel method. To form a piezoelectric layer 70 in which crystals are oriented. As a material for the piezoelectric layer 70, a lead zirconate titanate-based material is suitable when used in an ink jet recording head. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and may be, for example, a sputtering method.
Further, a method of forming a precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method, a sputtering method, or the like, and then performing crystal growth at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.

 何れにしても、このように成膜された圧電体層70は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層70は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmである。 In any case, unlike the bulk piezoelectric, the piezoelectric layer 70 formed in this manner has crystals preferentially oriented, and in the present embodiment, the piezoelectric layer 70 has a columnar crystal. Have been. Note that the preferential orientation refers to a state in which the crystal orientation direction is not disorderly and a specific crystal plane is oriented in a substantially constant direction. Further, a columnar crystal thin film refers to a state in which substantially columnar crystals are gathered in a plane direction with their central axes substantially aligned in the thickness direction to form a thin film. Of course, a thin film formed of preferentially oriented granular crystals may be used. In addition, the thickness of the piezoelectric layer manufactured in the thin film process is generally 0.2 to 5 μm.

 次に、図5(d)に示すように、上電極膜80を成膜する。上電極膜80は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
 次に、図5(e)に示すように、圧電体層70及び上電極膜80のみをエッチングして圧電素子300のパターニングを行う。
Next, as shown in FIG. 5D, an upper electrode film 80 is formed. The upper electrode film 80 only needs to be a material having high conductivity, and many metals such as aluminum, gold, nickel, and platinum, and a conductive oxide can be used. In the present embodiment, platinum is formed by sputtering.
Next, as shown in FIG. 5E, the piezoelectric element 300 is patterned by etching only the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80.

 次に、図6(a)に示すように、引き出し電極90及び積層電極層95(図示なし)を形成する。例えば、本実施形態では、金(Au)等からなる第1導電層290を流路形成基板10の全面に亘って形成し、その後、この第1導電層290を圧電素子300毎にパターニングすることによって各引き出し電極90とする。また、このとき、圧力発生室12の列の外側に対向する領域の第1導電層290を残すことにより積層電極層95とする。 Next, as shown in FIG. 6A, a lead electrode 90 and a laminated electrode layer 95 (not shown) are formed. For example, in the present embodiment, the first conductive layer 290 made of gold (Au) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 10, and then the first conductive layer 290 is patterned for each piezoelectric element 300. To make each extraction electrode 90. At this time, the first conductive layer 290 in a region facing the outside of the row of the pressure generating chambers 12 is left to form the laminated electrode layer 95.

 さらに、後の工程でシリコンウェハ100上に封止基板30となる封止基板形成材が接合される接合領域に、シリコンウェハ100をエッチングする際のエッチング液によって圧電素子300が破壊されないようにエッチング液の侵入を防止する透湿防止パターン130となる第1透湿防止層96を同時に形成する。すなわち、圧電素子300の全体を囲むように連続した第1導電層290を所定幅で残すことにより第1透湿防止層96とする。例えば、本実施形態では、第1導電層290をシリコンウェハ100の周縁部に沿って連続して残すことにより第1透湿防止層96とした。 Further, etching is performed so that the piezoelectric element 300 is not destroyed by an etchant used to etch the silicon wafer 100 in a bonding region where a sealing substrate forming material that becomes the sealing substrate 30 on the silicon wafer 100 in a later step is bonded. The first moisture permeation preventing layer 96 serving as the moisture permeation preventing pattern 130 for preventing intrusion of a liquid is simultaneously formed. That is, the first moisture-permeable layer 96 is formed by leaving a continuous first conductive layer 290 with a predetermined width so as to surround the entire piezoelectric element 300. For example, in the present embodiment, the first moisture-permeable layer 96 is formed by leaving the first conductive layer 290 continuously along the periphery of the silicon wafer 100.

 次に、図6(b)に示すように、圧力発生室12の列の周囲に絶縁層110を形成すると共に所定位置に貫通部112、113(図示なし)を形成する。すなわち、シリコンウェハ100の全面に絶縁層形成膜210を形成後、エッチングすることによって開口部111(図示なし)及び貫通部112、113を形成して絶縁層110とする。
 また、このとき、透湿防止パターン130となる第2透湿防止層114を同時に形成する。すなわち、絶縁層形成膜210を第1透湿防止層96上に、第1透湿防止層96よりも幅狭に残すことにより第2透湿防止層114とする。
Next, as shown in FIG. 6B, an insulating layer 110 is formed around the row of the pressure generating chambers 12, and penetrating portions 112, 113 (not shown) are formed at predetermined positions. That is, after the insulating layer forming film 210 is formed on the entire surface of the silicon wafer 100, the opening 111 (not shown) and the penetrating portions 112 and 113 are formed by etching to form the insulating layer 110.
Further, at this time, the second moisture permeation preventing layer 114 serving as the moisture permeation preventing pattern 130 is simultaneously formed. That is, by leaving the insulating layer forming film 210 on the first moisture permeation preventing layer 96 narrower than the first moisture permeation preventing layer 96, the second moisture permeation preventing layer 114 is formed.

 この絶縁層形成膜210の材質としては、例えば、ポリイミド等の感光性樹脂を用いることが好ましい。これにより、絶縁層形成膜210からなる絶縁層110及び第2透湿防止層114を比較的容易且つ高精度に形成することができる。また、絶縁層形成膜210の材質としては、比較的絶縁性の優れたものであれば特に限定されず、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタル等を用いてもよい。 材質 As a material of the insulating layer forming film 210, for example, a photosensitive resin such as polyimide is preferably used. Thus, the insulating layer 110 and the second moisture permeation preventing layer 114 made of the insulating layer forming film 210 can be formed relatively easily and with high precision. The material of the insulating layer forming film 210 is not particularly limited as long as it has relatively excellent insulating properties. For example, a fluorine resin, a silicone resin, an epoxy resin, silicon oxide, silicon nitride, tantalum oxide, or the like is used. You may.

 次に、図6(c)に示すように、絶縁層110上に接続配線層120を形成する。すなわち、流路形成基板10の全面に第2導電層220を成膜後、エッチングすることによって所定パターンの接続配線層120とする。
 この接続配線層120は、上述したように下電極膜60の抵抗値を低下させるためのものであるため、第2導電層220として少なくとも下電極膜60よりも固有抵抗の小さい金属を用いることが望ましく、例えば、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等が挙げられる。例えば、本実施形態では、金(Au)をスパッタリングによって形成している。
Next, as shown in FIG. 6C, a connection wiring layer 120 is formed on the insulating layer 110. That is, the second conductive layer 220 is formed on the entire surface of the flow path forming substrate 10 and then etched to form the connection wiring layer 120 having a predetermined pattern.
Since the connection wiring layer 120 is for lowering the resistance value of the lower electrode film 60 as described above, a metal having a lower specific resistance than at least the lower electrode film 60 may be used as the second conductive layer 220. Desirably, for example, gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al) and the like are mentioned. For example, in the present embodiment, gold (Au) is formed by sputtering.

 また、このとき、透湿防止パターン130となる第3透湿防止層121を同時に形成する。すなわち、第1透過防止層96上に第2透過防止層114の上面及び側面を覆うように第2導電層220を残すことにより第3透過防止層121とする。これにより、図7に示すように第1透過防止層96、第2透過防止層114及び第3透過防止層121からなる透湿防止パターン130が、シリコンウェハ100の周縁部に全周に亘って連続して形成される。 (4) At this time, the third moisture permeation preventing layer 121 to be the moisture permeation preventing pattern 130 is simultaneously formed. That is, the second conductive layer 220 is left on the first transmission preventing layer 96 so as to cover the upper surface and side surfaces of the second transmission preventing layer 114, thereby forming the third transmission preventing layer 121. Thereby, as shown in FIG. 7, the moisture-permeable prevention pattern 130 including the first transmission-preventing layer 96, the second transmission-preventing layer 114, and the third transmission-preventing layer 121 extends over the entire periphery of the silicon wafer 100. It is formed continuously.

 以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、図8(a)に示すように、シリコンウェハ100上に透湿防止パターン130を介して封止基板30となる封止基板形成材230を接合する。本実施形態では、シリコンウェハ100と封止基板形成材230とを接着剤140を介して接合した。
 このように、シリコンウェハ100と封止基板形成材230とを接着剤140を介して接合すると、透湿防止パターン130上には他の接合領域に比べて比較的薄い接着層140aのみが形成される。
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, as shown in FIG. 8A, a sealing substrate forming material 230 serving as the sealing substrate 30 is bonded on the silicon wafer 100 via the moisture permeation preventing pattern 130. In the present embodiment, the silicon wafer 100 and the sealing substrate forming material 230 are joined via the adhesive 140.
As described above, when the silicon wafer 100 and the sealing substrate forming material 230 are bonded via the adhesive 140, only the bonding layer 140a that is relatively thinner than other bonding regions is formed on the moisture permeation preventing pattern 130. You.

 また、後の工程で分割されてインクジェット式記録ヘッドとなる流路形成基板10と封止基板30との接合領域には、透湿防止パターン130によって所望の間隔が設けられるため、この接合領域に所望の厚さの接着剤140を形成することができる。これにより、流路形成基板10と封止基板30との接合強度を確保すると共に確実な接合を行ったインクジェット式記録ヘッドを形成することができる。 In addition, a desired space is provided by the moisture-permeable prevention pattern 130 in a joining area between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 which are divided into an ink jet recording head in a later step. An adhesive 140 having a desired thickness can be formed. Thereby, it is possible to form an ink jet recording head in which the bonding strength between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 is ensured and the bonding is performed securely.

 次に、図8(b)に示すように、二酸化シリコン膜55をパターニングすると共に、パターニングされた二酸化シリコン膜55をマスクとしてシリコンウェハ100の他方面をエッチングすることにより、圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13を形成する。本実施形態では、シリコンウェハ100の他方面をKOH等のアルカリ溶液によって異方性エッチングすることにより、圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13を形成した。 Next, as shown in FIG. 8B, the silicon dioxide film 55 is patterned, and the other surface of the silicon wafer 100 is etched using the patterned silicon dioxide film 55 as a mask, so that the pressure generating chamber 12, the ink The supply path 14 and the communication part 13 are formed. In this embodiment, the other surface of the silicon wafer 100 is anisotropically etched with an alkaline solution such as KOH to form the pressure generating chamber 12, the ink supply path 14, and the communication section 13.

 ここで、シリコンウェハ100をKOH等のアルカリ溶液などのエッチング液によってエッチングすると、シリコンウェハ100と封止基板形成材230との接合部分もエッチング液に浸漬される。しかしながら、透湿防止パターン130が圧電素子300全体を囲むようにシリコンウェハ100の周縁部に連続して形成され、接着層140aが比較的薄いため、エッチング液がこの接着層140aを介して圧電素子保持部32内に侵入するのを防止することができる。また、透湿防止パターン130は、ポリイミドなどの感光性樹脂等からなる第2透湿防止層114の表面が露出しないように第1透湿防止層96及び第3透湿防止層121によって覆われているため、この第2透湿防止層114を介してエッチング液が圧電素子保持部32内に侵入することがなく、第2透湿防止層114がエッチング液に溶かされることもないため、圧電素子300等の薄膜パターンがエッチング液によって破壊されるのを確実に防止することができる。
 その後、シリコンウェハ100の封止基板形成材230とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合し、シリコンウェハ100等を図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10毎に透湿防止パターン130の形成された領域外を分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
Here, when the silicon wafer 100 is etched with an etchant such as an alkaline solution such as KOH, the joint between the silicon wafer 100 and the sealing substrate forming material 230 is also immersed in the etchant. However, since the moisture-permeation preventing pattern 130 is continuously formed on the peripheral portion of the silicon wafer 100 so as to surround the entire piezoelectric element 300, and the adhesive layer 140a is relatively thin, the etching solution is applied to the piezoelectric element through the adhesive layer 140a. Intrusion into the holding part 32 can be prevented. Further, the moisture permeation prevention pattern 130 is covered with the first moisture permeation prevention layer 96 and the third moisture permeation prevention layer 121 so that the surface of the second moisture permeation prevention layer 114 made of a photosensitive resin such as polyimide is not exposed. Therefore, the etchant does not enter the piezoelectric element holding portion 32 through the second moisture permeation preventing layer 114, and the second moisture permeation preventing layer 114 is not dissolved in the etchant. It is possible to reliably prevent the thin film pattern of the element 300 or the like from being destroyed by the etchant.
Thereafter, the nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed thereon is joined to the surface of the silicon wafer 100 opposite to the sealing substrate forming material 230, and the silicon wafer 100 and the like are cut into one chip size as shown in FIG. By dividing the outside of the region where the moisture permeation preventing pattern 130 is formed for each flow path forming substrate 10, the ink jet recording head of the present embodiment is obtained.

 (実施形態2)
 図9は、本発明の実施形態2に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示すシリコンウェハの上面図である。
 図9に示すように、実施形態2では、透湿防止パターン130Aをシリコンウェハ10が1つのチップサイズに分割される領域全体を囲むようにその分割される領域の外周に沿って連続した矩形状に形成したものである。なお、透湿防止パターン130Aを含む膜形成プロセス及びその後のエッチング及び分割等の一連の製造工程は、上述した実施形態1と同様の製造工程なため、重複する説明は省略する。
 このように、透湿防止パターン130Aをシリコンウェハ100上の流路形成基板10毎に分割される領域の外周に沿って連続して形成するようにしても、上述した実施形態1と同様にエッチングの際のアルカリ溶液等のエッチング液による圧電素子300の破壊を防止することができる。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a top view of a silicon wafer showing a method for manufacturing an ink jet recording head according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the moisture permeation preventing pattern 130 </ b> A is formed in a rectangular shape continuous along the outer periphery of the divided region so as to surround the entire region where the silicon wafer 10 is divided into one chip size. It is formed in. Note that a series of manufacturing steps such as a film forming process including the moisture permeation preventing pattern 130A and subsequent etching and division are the same manufacturing steps as in the first embodiment described above, and thus redundant description will be omitted.
As described above, even when the moisture permeation preventing pattern 130A is continuously formed along the outer periphery of the region divided for each flow path forming substrate 10 on the silicon wafer 100, the etching is performed in the same manner as in the first embodiment. In this case, breakage of the piezoelectric element 300 due to an etching solution such as an alkaline solution can be prevented.

 (他の実施形態)
 以上、本発明の実施形態1及び2を説明したが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。
 例えば、上述した実施形態1及び2では、透湿防止パターン130、130Aをそれぞれ単独で形成するようにしたが、特にこれに限定されず、勿論、両者を組み合わせて2つの透湿防止パターン130、130Aを形成するようにしてもよい。これにより、エッチングの際のエッチング液による圧電素子300等の薄膜パターンの破壊をさらに確実に防止することができる。
(Other embodiments)
Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, the present invention is, of course, not limited to these embodiments.
For example, in Embodiments 1 and 2 described above, each of the moisture permeation preventing patterns 130 and 130A is formed independently. However, the present invention is not particularly limited thereto. 130A may be formed. Thereby, it is possible to more reliably prevent the thin film pattern such as the piezoelectric element 300 from being destroyed by the etching solution during the etching.

 また、上述した実施形態1及び2では、透湿防止パターン130、130Aをそれぞれ接合領域内のシリコンウェハ100の周縁部又は分割される領域の外周に沿って設けるようにしたが、透湿防止パターンによりシリコンウェハ上の圧電素子300等の薄膜パターンを囲むことができれば、接合領域の何れの位置に形成するようにしてもよく、形状も特に限定されるものではない。例えば、透湿防止パターン130、130Aを、各インクジェット式記録ヘッドとなる流路形成基板10と封止基板30との接合領域の少なくとも一部に設けるようにしてもよい。これにより、シリコンウェハ100を分割してインクジェット式記録ヘッドとした際に、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板10と封止基板30との接合領域の少なくとも一部に透湿防止パターンが残留することにより形成された積層パターンが設けられるようにしてもよい。 In the above-described first and second embodiments, the moisture permeation preventing patterns 130 and 130A are provided along the periphery of the silicon wafer 100 in the bonding region or the outer periphery of the divided region. As long as the thin film pattern of the piezoelectric element 300 or the like on the silicon wafer can be surrounded by this, it may be formed at any position in the bonding region, and the shape is not particularly limited. For example, the moisture permeation preventing patterns 130 and 130A may be provided on at least a part of a joining region between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 which become each ink jet recording head. As a result, when the silicon wafer 100 is divided into an ink jet recording head, the moisture permeation preventing pattern remains in at least a part of the joining region between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 of the ink jet recording head. Thus, a laminated pattern formed by this may be provided.

 さらに、積層パターンとして、シリコンウェハ100上に透湿防止パターンを形成する際には、シリコンウェハ100の分割されるインクジェット式記録ヘッドのそれぞれの周縁部に亘って連続して設けるようにしてもよい。すなわち、シリコンウェハ100上に透湿防止パターンを、各インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板10と封止基板30との接合領域に亘って連続して設ける。これにより、シリコンウェハ100を分割した際に、インクジェット式記録ヘッドのそれぞれの流路形成基板10と封止基板30との接合領域に亘って圧電素子保持部32を囲むように連続した透湿防止パターンが残留することにより、個別透湿防止パターンが形成される。この個別透湿防止パターンによって圧電素子保持部32内に外部から接着剤140を介して透湿するのを確実に防止することができ、圧電素子300の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。 Further, when a moisture permeation preventing pattern is formed on the silicon wafer 100 as a laminated pattern, the moisture permeation preventing pattern may be provided continuously over the respective peripheral portions of the inkjet recording heads into which the silicon wafer 100 is divided. . That is, the moisture permeation preventing pattern is provided continuously on the silicon wafer 100 over the joint region between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 of each ink jet recording head. Thereby, when the silicon wafer 100 is divided, moisture permeation prevention is continuously performed so as to surround the piezoelectric element holding portion 32 over the joint region between the flow path forming substrate 10 and the sealing substrate 30 of the ink jet recording head. When the pattern remains, an individual moisture permeation preventing pattern is formed. This individual moisture permeation preventing pattern can reliably prevent moisture from permeating into the piezoelectric element holding portion 32 from the outside via the adhesive 140, and can surely prevent the piezoelectric element 300 from being broken due to the external environment. .

 なお、積層パターンとしては、上述したように透湿防止パターンの一部が残留したものと、個別透湿防止パターンとの両方を設けるようにしてもよい。これにより、製造時に圧電素子保持部32内へのエッチング液の侵入をさらに確実に防止できると共に、完成したインクジェット式記録ヘッドとしても、圧電素子保持部32内に外部から接着剤140を介して透湿するのを防止することができる。 As the laminated pattern, both the pattern in which a part of the moisture permeation preventing pattern remains as described above and the individual moisture permeation preventing pattern may be provided. This makes it possible to more reliably prevent the etching liquid from entering the piezoelectric element holding portion 32 during manufacturing, and to allow the completed ink jet recording head to pass through the inside of the piezoelectric element holding portion 32 via the adhesive 140 from outside. Wetting can be prevented.

 また、例えば、上述の実施形態1及び2では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。 Further, for example, in the above-described first and second embodiments, a thin-film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a thick-film type ink jet recording head formed by a method such as attaching a green sheet.

 さらに、上述の実施形態1及び2では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドの製造方法を一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドの製造方法にも適用することができる。
 そして、本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に限定されるものではなく、例えば、半導体等、シリコン基板上に薄膜パターンを有するシリコンデバイスの製造方法に適用することができる。
Further, in the above-described first and second embodiments, a method of manufacturing an ink jet recording head that prints a predetermined image or character on a print medium as a liquid ejecting head has been described as an example. However, of course, the present invention is not limited to this. For example, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an FED (surface emitting display), and a biochip. The present invention can be applied to a method of manufacturing another liquid ejecting head such as a used organic ejecting head.
The present invention is not limited to the method of manufacturing a liquid jet head, but can be applied to, for example, a method of manufacturing a silicon device having a thin film pattern on a silicon substrate such as a semiconductor.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the recording head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the recording head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a wiring structure of the recording head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係るシリコンウェハを示す斜視図である。It is a perspective view showing the silicon wafer concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示すシリコンウェハの上面図である。FIG. 3 is a top view of the silicon wafer showing a process for manufacturing the recording head according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る記録ヘッドの製造工程を示すシリコンウェハの上面図である。FIG. 11 is a top view of the silicon wafer showing a process for manufacturing the recording head according to Embodiment 2 of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

 10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 封止基板、 40 コンプライアンス基板、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 引き出し電極、 95 積層電極層、 96 第1透湿防止層、 100 シリコンウェハ、 105 リザーバ、 110 絶縁層、 111 開口部、 114 第2透湿防止層、 120 接続配線層、 121 第3透湿防止層、 130、130A 透湿防止パターン、 210 絶縁層形成膜、 220 第2導電層、 230 封止基板形成材、 290 第1導電層、 300 圧電素子 10 channel forming substrate, {12} pressure generating chamber, {20} nozzle plate, {21} nozzle opening, {30} sealing substrate, {40} compliance substrate, {60} lower electrode film, {70} piezoelectric layer, {80} upper electrode film, {90} lead electrode, {95} laminated electrode Layers, {96} first moisture barrier layer, {100} silicon wafer, {105} reservoir, {110} insulating layer, {111} opening, {114} second moisture barrier layer, {120} connection wiring layer, {121} third moisture barrier layer, {130, 130A} transparent Wet prevention pattern, {210} insulating layer forming film, {220} second conductive layer, {230} sealing substrate forming material, {290} first conductive layer, {300} piezoelectric element

Claims (19)

少なくとも第1導電層、絶縁層及び第2導電層が順次積層されて構成される薄膜パターンを有すると共に該薄膜パターンとは反対側の面に凹部を有するシリコン基板上に、前記薄膜パターンを密封する空間を画成する薄膜パターン保持部を有する封止基板が接合されたシリコンデバイスの製造方法において、
 シリコンウェハの一方面に前記薄膜パターンを形成する際に、前記シリコンウェハ上に前記第1導電層と同一層で当該シリコンウェハの前記薄膜パターン全体を囲むように連続した第1透湿防止層を形成し、該第1透湿防止層上に前記絶縁層と同一層で且つ当該第1透湿防止層よりも幅狭の第2透湿防止層を形成し、該第2透湿防止層上に前記第2導電層と同一層で且つ当該第2透湿防止層を覆うように第3透湿防止層を形成することで透湿防止パターンを形成するようにし、その後、前記シリコンウェハ上に前記透湿防止パターンを介して前記封止基板を接合し、前記シリコンウェハの他方面からエッチングして前記凹部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。
The thin film pattern is hermetically sealed on a silicon substrate having a thin film pattern formed by sequentially laminating at least a first conductive layer, an insulating layer and a second conductive layer and having a concave portion on a surface opposite to the thin film pattern. In a method for manufacturing a silicon device in which a sealing substrate having a thin film pattern holding portion that defines a space is joined,
When forming the thin film pattern on one surface of a silicon wafer, a first moisture permeation preventing layer which is continuous with the first conductive layer and surrounds the entire thin film pattern of the silicon wafer is formed on the silicon wafer. Forming a second moisture barrier layer on the first moisture barrier layer that is the same layer as the insulating layer and narrower than the first moisture barrier layer; Forming a third moisture-permeable layer in the same layer as the second conductive layer and covering the second moisture-permeable layer to form a moisture-permeable pattern; A method for manufacturing a silicon device, comprising: bonding the sealing substrate via the moisture permeation preventing pattern; and etching the second surface of the silicon wafer to form the concave portion.
請求項1において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハの周縁部に沿って連続して形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 2. The method for manufacturing a silicon device according to claim 1, wherein the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along a peripheral portion of the silicon wafer. 請求項1又は2において、前記シリコンウェハをウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 3. The method according to claim 1, wherein the concave portion is formed by wet etching the silicon wafer. 請求項1〜3の何れかにおいて、前記第2透湿防止層が感光性樹脂からなることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the second moisture permeation preventing layer is made of a photosensitive resin. 請求項4において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 5. The method according to claim 4, wherein the photosensitive resin is polyimide. 請求項1〜3の何れかにおいて、前記第2透湿防止層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。 The method for manufacturing a silicon device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second moisture permeation preventing layer is made of a fluorine resin, a silicone resin, an epoxy resin, silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide. ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、
 シリコンウェハ上に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記シリコンウェハ上の前記封止基板となる封止基板形成材が接合される接合領域に前記引き出し電極を形成すると共に当該引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立した第1透湿防止層を当該シリコンウェハ上に形成された前記圧電素子全体を囲むように連続して形成し、前記絶縁層を形成すると共に当該絶縁層と同一層の第2透湿防止層を前記第1透湿防止層上に当該第1透湿防止層よりも幅狭で形成し、前記接続配線層を形成すると共に当該接続配線層と同一層で且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第3透湿防止層を前記第2透湿防止層上に当該第2透湿防止層を覆うように形成することで、前記第1透湿防止層、第2透湿防止層及び第3透湿防止層からなる透湿防止パターンを形成する工程と、前記シリコンウェハ上に前記透湿防止パターンを介して前記封止基板形成材を接合する工程と、前記シリコンウェハをエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する工程と、前記シリコンウェハ及び前記封止基板形成材を所定の大きさに分割する工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
A flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined; a piezoelectric element provided on the flow channel forming substrate via a vibration plate to apply pressure to the pressure generating chamber; And at least a region facing the vicinity of the longitudinal end portion of the piezoelectric element and at least a part of the lead wiring is arranged continuously in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. An insulating layer having a penetrating portion in a region opposed to a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and provided continuously on the insulating layer in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed through the penetrating portion; A connection wiring layer that is electrically connected to the common electrode, and a piezoelectric element holding portion that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and that secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element. Sealing group The method of manufacturing a liquid jet head having a preparative,
Forming the vibrating plate and the piezoelectric element on a silicon wafer, and forming the extraction electrode in a bonding area of the silicon wafer where a sealing substrate forming material to be the sealing substrate is bonded, and the extraction electrode A first moisture permeation preventing layer, which is the same layer as above and is electrically independent of the extraction electrode, is continuously formed so as to surround the entire piezoelectric element formed on the silicon wafer, thereby forming the insulating layer. In addition, a second moisture permeation preventing layer of the same layer as the insulating layer is formed on the first moisture permeation preventing layer to be narrower than the first moisture permeation preventing layer, and the connection wiring layer is formed and the connection wiring is formed. Forming a third moisture barrier layer, which is the same layer as the layer and is electrically independent of the connection wiring layer, on the second moisture barrier layer so as to cover the second moisture barrier layer; A first moisture barrier layer, a second moisture barrier layer, Forming a moisture permeation preventing pattern comprising a moisture permeation preventing layer, bonding the sealing substrate forming material on the silicon wafer via the moisture permeation preventing pattern, and etching the silicon wafer A method for manufacturing a liquid jet head, comprising: a step of forming a pressure generating chamber; and a step of dividing the silicon wafer and the sealing substrate forming material into a predetermined size.
請求項7において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハの周縁部に沿って連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 8. The method according to claim 7, wherein the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along a peripheral portion of the silicon wafer. 請求項7又は8において、前記透湿防止パターンを前記シリコンウェハを分割する領域の外周に沿って連続して形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 9. The method for manufacturing a liquid jet head according to claim 7, wherein the moisture permeation preventing pattern is formed continuously along an outer periphery of a region where the silicon wafer is divided. 請求項7〜9の何れかにおいて、前記透湿防止パターンが前記圧電素子保持部のそれぞれを囲む個別透湿防止パターンを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the moisture permeation preventing pattern includes an individual moisture permeation preventing pattern surrounding each of the piezoelectric element holding portions. 請求項7〜10の何れかにおいて、前記シリコンウェハをウェットエッチングすることにより、前記圧力発生室を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the pressure generating chamber is formed by wet etching the silicon wafer. 請求項7〜11の何れかにおいて、前記絶縁層が感光性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 The method according to any one of claims 7 to 11, wherein the insulating layer is made of a photosensitive resin. 請求項12において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 13. The method according to claim 12, wherein the photosensitive resin is polyimide. 請求項7〜11の何れかにおいて、前記絶縁層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 12. The method according to claim 7, wherein the insulating layer is made of a fluorine resin, a silicone resin, an epoxy resin, silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide. ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、
 前記振動板及び前記圧電素子が形成されたシリコンウェハ上の前記封止基板となる封止基板形成材が接合される接合領域に形成され、前記引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立して、前記圧電素子全体を囲むように連続して形成された第1透湿防止層と、前記絶縁層と同一層で、前記第1透湿防止層上に当該第1透湿防止層よりも幅狭で形成された第2透湿防止層と、前記接続配線層と同一層で、前記第2透湿防止層上に当該第2透湿防止層を覆うように形成され且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第3透湿防止層とからなる透湿防止パターンを介して前記シリコンウェハと前記封止基板形成材とを接合した後、前記シリコンウェハをエッチングすることにより前記圧力発生室が形成されたものを所定の大きさに分割したものであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
A flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined; a piezoelectric element provided on the flow channel forming substrate via a vibration plate to apply pressure to the pressure generating chamber; And at least a region facing the vicinity of the longitudinal end portion of the piezoelectric element and at least a part of the lead wiring is arranged continuously in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. An insulating layer having a penetrating portion in a region opposed to a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and provided continuously on the insulating layer in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed through the penetrating portion; A connection wiring layer that is electrically connected to the common electrode, and a piezoelectric element holding portion that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and that secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element. Sealing group The liquid ejecting head having a preparative,
The vibrating plate and the piezoelectric element are formed in a bonding area on a silicon wafer on which a sealing substrate forming material serving as the sealing substrate is bonded, and are formed in the same layer as the lead electrode and are electrically connected to the lead electrode. Independently, a first moisture-permeable layer continuously formed so as to surround the entire piezoelectric element, and the first moisture-permeable layer on the first moisture-permeable layer in the same layer as the insulating layer. A second moisture barrier layer formed narrower than the barrier layer, and the same layer as the connection wiring layer, formed on the second moisture barrier layer so as to cover the second moisture barrier layer; and Etching the silicon wafer after bonding the silicon wafer and the sealing substrate forming material via a moisture permeation preventing pattern including a third moisture permeation preventing layer electrically independent of the connection wiring layer; The pressure generating chamber formed by A liquid ejecting head, characterized in that is obtained by dividing the.
請求項15において、前記流路形成基板と前記封止基板との接合領域の少なくとも一部には、前記透湿防止パターンの一部が存在することを特徴とする液体噴射ヘッド。 16. The liquid jet head according to claim 15, wherein a part of the moisture permeation preventing pattern is present in at least a part of a joining region between the flow path forming substrate and the sealing substrate. ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板上に振動板を介して設けられて前記圧力発生室に圧力を付与する圧電素子と、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し電極と、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って前記引き出し配線の少なくとも一部を覆うように連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に前記圧電素子の並設方向に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、
 前記流路形成基板と前記封止基板との間の接合領域の少なくとも一部に、前記引き出し電極と同一層で且つ当該引き出し電極とは電気的に独立して形成された第1導電層と、前記絶縁層と同一層で、前記第1導電層上に当該第1導電層よりも幅狭で形成された層間絶縁層と、前記接続配線層と同一層で、前記層間絶縁層上に当該層間絶縁層を覆うように形成され且つ当該接続配線層とは電気的に独立した第2導電層とからなる積層パターンを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
A flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined; a piezoelectric element provided on the flow channel forming substrate via a vibration plate to apply pressure to the pressure generating chamber; And at least a region facing the vicinity of the longitudinal end portion of the piezoelectric element and at least a part of the lead wiring is arranged continuously in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed. An insulating layer having a penetrating portion in a region opposed to a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements, and provided continuously on the insulating layer in the direction in which the piezoelectric elements are juxtaposed through the penetrating portion; A connection wiring layer that is electrically connected to the common electrode, and a piezoelectric element holding portion that is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and that secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element. Sealing group The liquid ejecting head having a preparative,
A first conductive layer formed in the same layer as the extraction electrode and electrically independent of the extraction electrode, at least in a part of a bonding region between the flow path forming substrate and the sealing substrate; An interlayer insulating layer formed on the first conductive layer in the same layer as the insulating layer and having a width smaller than that of the first conductive layer; and an interlayer on the interlayer insulating layer in the same layer as the connection wiring layer. A liquid ejecting head comprising a laminated pattern formed so as to cover an insulating layer and comprising a second conductive layer electrically independent of the connection wiring layer.
請求項17において、前記積層パターンが、前記流路形成基板に分割されるシリコンウェハ状態では、前記圧電素子全体を囲むように連続して設けられて、前記シリコンウェハと、分割されることで前記封止基板となる封止基板形成層との接合領域に形成された透湿防止パターンであることを特徴とする液体噴射ヘッド。 18. The silicon wafer according to claim 17, wherein the stacked pattern is provided continuously so as to surround the entire piezoelectric element in a silicon wafer state divided into the flow path forming substrate, and is divided into the silicon wafer and the silicon element. A liquid jet head comprising a moisture permeation preventing pattern formed in a joint region with a sealing substrate forming layer serving as a sealing substrate. 請求項17又は18において、前記積層パターンが、前記圧電素子保持部を囲むように連続して設けられた個別透湿防止パターンを含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
19. The liquid jet head according to claim 17, wherein the laminated pattern includes an individual moisture permeation preventing pattern continuously provided so as to surround the piezoelectric element holding portion.
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